[实用新型]一种甲醇合成及精馏的热集成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤制甲醇过程中甲醇合成与甲醇精馏技术领域，特别是涉及一种甲醇合成及精馏的热集成装置。

背景技术

甲醇作为基础的有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等领域，可以生产甲醛、甲胺、乙酸、二甲醚、甲酸甲酯等多种化工产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇是一种清洁的燃料，可以直接掺入汽油、柴油作为燃料，也可以用作燃料电池。随着社会经济的快速增长，能源、环境问题日益突出，甲醇作为燃料应用的比例越来越大。

丁干红等（丁干红，叶鑫等。甲醇合成及精馏单元的热集成。化工进展，2009，28：341~345。）提出了一种甲醇合成及精馏单元的热集成技术，用蒸汽冷凝液预热入塔合成气，既可以节约用于冷却蒸汽冷凝液的冷公用工程，还提高了入塔合成气去入塔气预热器前的温度，使得离开入塔气预热器的出塔合成气温度升高。出塔合成气在用循环水冷却之前可以先用于甲醇预精馏塔的再沸，热物流加压塔的精甲醇产品与冷物流预精馏塔的粗甲醇进料两股物流相互换热。

吴嘉等（吴嘉，陈露。具有热集成和水集成的甲醇精馏新工艺及其模拟。化工学报，2005，56(3)：477~481。）提出了一种具有热集成和水集成的甲醇精馏工艺，取加压塔中部进料板以上的一、二块板的侧线出料作为常压塔的进料；常压塔塔釜出料送回预塔用作萃取水。加压塔侧线出料作为常压塔进料可以更合理地分配两塔负荷，降低总能耗。用常压塔塔釜出料取代部分预塔萃取水以实现软水集成。研究表明：新工艺比二塔工艺节约能量49.2%，节约萃取水38.0%；比现有三塔工艺节约能量24.7%，节约萃取水38.0%。

周志超等（周志超，吴嘉。具有完全热集成和水集成的合成甲醇精制工艺。化工学报，2007，58(12)：3210~3214。）提出了一种合成甲醇的精制工艺，将加压塔塔顶蒸汽分为两部分，一部分作为预精馏塔再沸器的供热源，其余部分作为常压塔再沸器的供热源，实现完全的双效精馏热集成。加压塔塔釜出料一部分送回预塔用作萃取水，其余部分作为废水排出系统。用常压塔和加压塔塔釜部分出料取代预塔萃取水以实现工艺软水完全集成。

目前研发的制备甲醇的工艺主要是将含有CO和H₂的粗合成气在装有铜基催化剂的甲醇合成塔内反应生成粗甲醇，粗甲醇再通过四塔双效精馏得到精甲醇，生产过程为：来自变换的新鲜原料气与氢回收装置回收H₂及未反应循环气混合，构成入塔合成气。入塔合成气与出塔合成气换热后进入甲醇合成塔，在装有铜基催化剂的合成塔内进行反应。出塔合成气依次经合成气进/出口换热器、脱盐水预热器及水冷器冷却到40℃，最后经高压分离器及闪蒸罐得到粗甲醇。粗甲醇经预热后进入预精馏塔，除去甲醇中所含二甲醚、烷烃等轻组分，塔顶采用二级冷凝。加压塔塔顶气体为常压塔再沸器提供热量，加压塔及常压塔塔顶采出精甲醇，汽提塔采用低压蒸汽汽提，经侧线采出杂醇馏分，废水由常压塔及汽提塔塔底排出。

采用上述工艺可以得到优质级精甲醇，但是存在严重浪费能量的问题。由于甲醇合成及精馏单元在设计时只是单个单元达到了最优，造成了甲醇合成单元的高温位流股—甲醇出塔合成气的能量不能得到充分回收，只能采用脱盐水和循环冷却水进行冷却。同时，由于没有工艺热流股为甲醇精馏单元供热，甲醇加压精馏塔塔釜再沸器只能利用低压蒸汽来提供热量。整个系统的换热网络不合理造成装置低压蒸汽消耗量过大，出塔合成气的热量得不到回收，造成了能源的浪费。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型的目的是提出一种甲醇合成及精馏的热集成装置。将甲醇合成出塔合成气由原工艺的一股分成两股，一股用来加热入塔合成气，一股用来加热加压精馏塔塔釜液；另外将加压塔产品精甲醇的热量也用于加热入塔合成气，最终达到降低生产所需能耗和冷却水耗量的目的。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种甲醇合成及精馏的热集成装置，所述装置包括依次连接的甲醇合成塔、甲醇高压分离器、甲醇闪蒸罐、甲醇预精馏塔、甲醇加压精馏塔、甲醇常压精馏塔及甲醇汽提塔，所述甲醇合成塔底部至少与合成气进/出口换热器、加压塔釜液加热器或预精馏塔再沸器中的一个相连接；和/或，所述甲醇加压精馏塔塔顶与进塔合成气预热器连接。

本实用新型所述的热集成装置中，甲醇合成塔底部可以分别与合成气进/出口换热器、加压塔釜液加热器或预精馏塔再沸器中的一个换热器相连接，利用其塔底产物为换热器提供热量，也可以根据实际情况将三个换热器中的任意两个或三个进行组合使用。另外，本实用新型所述的甲醇加压精馏塔塔顶与进塔合成气预热器连接，利用塔顶的精甲醇产品加热入塔合成气。